JPS63244124A - 瞬時電圧低下補償装置 - Google Patents

瞬時電圧低下補償装置

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JPS63244124A
JPS63244124A JP62079389A JP7938987A JPS63244124A JP S63244124 A JPS63244124 A JP S63244124A JP 62079389 A JP62079389 A JP 62079389A JP 7938987 A JP7938987 A JP 7938987A JP S63244124 A JPS63244124 A JP S63244124A
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JP
Japan
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voltage
load
compensation
power supply
circuit
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JP62079389A
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English (en)
Inventor
Tomoo Shiraishi
白石 知男
Koichi Sano
佐野 耕市
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) この発明は送電線への落雷等に起因する送電線の地絡、
短絡事故などによる電力系統の0.1秒程度の瞬時電圧
低下を補償し、需要家の負荷へ悪影響を与えるのを防止
するための瞬時電圧低下補償装置に関するものである。
〔従来の技術〕
送電線への落雷等に起因する送電線の地絡、短絡事故な
どによる電力系統の瞬時電圧低下の対策として、従来い
わゆる無停電電源装置(バッテリとインバータ回路の組
合わせによる定周波定電圧装置)が用いられている。
この定周波定電圧装置は、常時は電力系統の電圧を直流
電圧に変換し、この直流電圧をインバータ回路によって
交流電圧に変換して負荷に交流電圧を加え、電力系統の
故障発生時に、直流回路に並列に設けられたバフテリか
らインバータ回路を介して負荷へ交流電圧を加えるよう
になっている。
このような定周波定電圧装置は、きわめてまれにしか生
じない電力系統の事故に対し、インバータ回路を常時運
転し続けることになり、一般に定格容量の15〜20%
もの電力損失の発生を余儀なくされ、運転コストがかさ
むのが欠点であった。
このような問題を解決し、運転コストがかさむことなく
電力系統の瞬時電圧低下に対して補償を行うことができ
る瞬時電圧低下補償装置が既に提案されている。
この瞬時電圧低下補償装置は、第2図に示すように、電
力系統1から負荷2への給電経路中に補償用電R6を直
列介挿し、補償用電源6の両端間にバイパススイッチ要
素3 (例えばサイリスタ4゜5の逆並列回路で構成さ
れる)を接続し、制御回路7が電力系統1の系統電圧V
、を変圧器8を介して取り込み、系統電圧■、に基づい
てバイパススイッチ要素3および補償用電源6を制御す
ることにより、電力系統1の系統電圧V、が何らかの原
因で瞬時低下したときにバイパススイッチ要素3を遮断
するとともに補償用電源6から補償電圧VHを電力系統
1の系統電圧V、と同じ極性で発生することにより電力
系統1の系統電圧V、に補償用電源6の補償電圧vHを
加算して負荷2へ加え、系統電圧vSの瞬時低下にかか
わらず負荷電圧vLを一定に保つようになっている。
補償用電源6は、コンデンサからなるエネルギ蓄積手段
(バッテリでもよい)10より給電されるパルス幅変調
型のインバータ回路11と、このインバータ回路11の
出力端に限流リアクトル12およびCRフィルタ(高調
波除去用)13を介して1次巻線を接続し2次S線をサ
イリスタ4,5の逆並列回路の両端間に接続した直列変
圧器14とで構成されている。なお、15は′F!1源
、16は送電線である。なお、エネルギ蓄積手段10で
あるコンデンサは、例えば系統電圧V、を全波整流器9
で整流した電圧でもって充電される。
インバータ回路11は、第3図に示すように、4個のス
イッチングトランジスタ21〜24とダイオード25〜
28で構成されている。
制御回路7は、第2図に示すように、電圧検出回路31
.基準電圧波形発生回路32.減算器33゜スイッチン
グ制<13回路34.電圧低下検知回路35゜バイパス
スイッチ制御回路36および比較器37で構成している
。この制御回路7においては、電力系統1の系統電圧V
、を変圧器8を介して電圧検出回路31が検出し、この
電圧検出回路31から出力される系統電圧検出電圧V3
1をもとにして基準電圧波形発生回路32が系統電圧■
、に同期しかつ電力系統1の正常時電圧に相当する基準
正弦波電圧v3.を出力し、減算器33が基準正弦波電
圧■、!から電圧検出回路31の系統電圧検出電圧V3
1を減算し、その減算結果を比較器37へ与える。
正弦波形発生部にデジタル回路を用いた場合の基準電圧
波形発生回路32は、第4図に示すように、電力系統1
の系統電圧vsすなわち系統電圧検出電圧V31に同期
した矩形波電圧を作る波形整形回路51と、位相同期回
路(PLL回路)52とROM (リードオンリメモリ
)53とで構成される。位相同期回路52は、位相比較
器(PC>54、低域通過フィルタ(LPF)55.電
圧制御発振器(VCO)56および分周器(FD)57
で構成される。
基準電圧波形発生回路32中の位相同期回路52は、周
知のもので、入力信号(波形整形回路51の出力)と位
相同期した高周波パルス列を電圧制御発振器56の出力
として得るものである。この電圧制御発振器56の出力
は、入力信号(波形整形回路56の出力)と同じ周波数
のパルス列に分周回路57によって変換され、分周器5
7の出力と上記入力信号の間の位相差が位相比較器54
と低域通過フィルタ55とによって直流信号に変換され
る。この直流信号はバイアス電圧との和が電圧制御発振
器5Gの入力となり、電圧制御発振器56は、入力直流
レベルに比例した周波数のパルス列を発生し、結果とし
て電圧制御発振器56の出力が入力信号(波形整形回路
51の出力)と同期した状態で平衡する。
一方、ROM53には、定格電圧に対応する振幅値の基
準正弦波データが1周期分書き込んであり、電圧制御発
振器56の出力(高周波パルス列)に対応してROM5
3中のデータを読み出すことにより、目標となる基準正
弦波電圧■3□が得られる。
上記位相同期回路52は、系統側と高速で同期がとれる
ように一1低域通過フィルタ55などの定数を定めてい
る。なお、基準電圧波形発生回路32は位相同期回路5
2の低域通過フィルタ55の定数を調整することにより
通常0.3〜0.5秒程度の応答時定数に設定されてい
る。
比較器37 (第2図)は、減算器33の出力電圧をキ
ャリア信号(例えば三角波、鋸歯状波)と比較すること
により減算器33の出力電圧をパルス幅変調してスイッ
チング制御回路34へ与えるようになっている。
第5図はパルス幅変調動作を示す波形図である。
今、減算器33の出力電圧が第5図(A)の実線A1で
示すような低振幅波形であり、キャリア信号が第5図(
A)の実線Bで示すような三角波である場合、比較器3
7から出力されるパルス幅変調信号C8は第5図(C)
のようになる、また、減算器33の出力電圧が第5図(
A)の実′!aA2で示すような高振幅波形であれば、
比較器37から出力されるパルス幅変調信号C2は第5
図(B)のようになる。
また、電圧低下検知回路35は、電力系統1の系統電圧
■、が低下したことを検知し、その検出出力をスイッチ
ング制御回路34およびバイパススイッチ制御回路36
へ与える。
バイパススイッチ制御回路36は、電圧低下検知回路3
5の出力がないときにはバイパススイッチ要素3を構成
するサイリスク4.5に対しゲート信号を与えてサイリ
スク4.5を導通させ、電力系統1の系統電圧■、がそ
のまま負荷2へ印加されるようにする。また、電圧低下
検知回路35から出力が発生したときは、サイリスタ4
,5へのゲート信号の供給を停止してサイリスタ4.5
を遮断させる。
スイッチング制御回路34は、電圧低下検知回路35か
ら出力が発生したときに、比較器37から出力されるパ
ルス幅変調信号に応じてインバータ回路11の各スイッ
チングトランジスタ21〜24のオンオフタイミングを
7JI 御する。こ・の結果、インバータ回路11から
上記のパルス幅変調信号に相似な波形のパルス幅変調出
力電圧が発生し、このパルス幅変調出力電圧からCRフ
ィルタ13によって高周波骨が除去され、直列変圧器1
4の2次側に、すなわち補償用電源6の出力端に、電力
系統1の系統電圧■、の低下分に相当する補償電圧V□
が現れ、系統電圧V、と補償電圧vHとを加算したもの
が負荷2に加えられることになり、負荷電圧VLは電力
系統1の系統電圧V、の瞬時低下にかかわらず一定に保
持される。
ここで、電圧低下検知回路35の一構成例について第6
図および第7図により詳しく説明する。
この電圧低下検知回路35は、変圧器8の2次電圧V(
第7図(A))を掛算器41で二乗し、掛算器41の出
力電圧vg(第7図(B))を積分回路42によって半
サイクル毎に積分し、積分回路42の出力電圧(第7図
(C))の半サイクル毎の最終値をサンプリングして基
準電圧(系統電圧V、の正常時の積分回路42の出力電
圧の半サイクル毎の最終値に相当する)と積分回路42
の出力電圧の偏差(電圧低下分に相当する)eを減算器
43によって半サイクル毎に求め、この偏差eをレベル
弁別器44でゼロ近傍に設定されたしきい値を基準にし
てレベル弁別することにより系統電圧V、の低下を検知
するようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第2図に示した瞬時電圧低下補償装置は、電力系統lの
系統電圧V、の瞬時低下時に、基準正弦波電圧V32と
系統電圧V、に対応した系統電圧検出電圧Vfflとの
差に比例した補償電圧vIfを系統電圧V、に加算して
負荷2に加える構成であって、開ループで瞬時電圧低下
補償を行っていたので、負荷2に加わる負荷電圧vLの
瞬時電圧低下補償を正確に行うことができないという問
題があった。
この点につき、もう少し具体的に説明する。補償用電源
6は、出力部に絶縁およびインピーダンスマツチングの
ために通常、直列変圧器14が設けられ、そのインピー
ダンス電圧が5%前後の値をもっているので、補償用電
源6の出力インピーダンスがゼロにはならず、電圧補償
する際、補償用電源6から出力される補償電圧■ヨが補
償用電源6の出力インピーダンス分だけ降下し、補償電
圧vHをそのまま負荷2に加えることはできない。
上記の出力インピーダンスによる電圧降下は負荷2の変
動(インピーダンス変動)によって変化し、直列変圧器
14のインピーダンス電圧を5%前後とし、負荷2の一
般的な変動範囲を考慮すると、負荷2に加えられる補償
電圧■8は負荷2の変動によって数%も変動することに
なり、正確に瞬時電圧低下補償を行うことができない。
また、減算器31の出力電圧が入力される比較器37.
スイッチング制御回路34.補償用電源6よりなる回路
は大電力増幅器と考えることができるが、この大電力増
幅器には通常非線形歪2位相歪が存在し、この非線形歪
1位相歪が補償電圧VHに現れ、正確に瞬時電圧低下補
償を行うことができない、上記の歪の量として補償電圧
■□には、3″程度の位相差が生じ、また1−10%程
度の歪が生じる。
この発明の目的は、正確に瞬時電圧低下補償を行うこと
ができる瞬時電圧低下補償装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の瞬時電圧低下補償装置は、エネルギ蓄積手段
を有し電力系統から負荷への給電経路中に直列介挿した
補償用電源と、前記電力系統の正常時電圧に相当する振
幅および位相を有する基準正弦波電圧と前記負荷に加わ
る負荷電圧との差が少なくなるように前記補償用電源が
出力する補償電圧を制御するスイッチング制御回路とを
備えたものである。
(作用〕 この発明の構成によれば、電力系統の正常時電圧に相当
する振幅および位相を存する基準正弦波電圧と負荷に加
わる負荷電圧との差が少なくなるように補償用TL源が
出力する補(:MTL圧を側1コ■するため、閉ループ
(負帰還)で瞬時電圧低下補償を行うことができ、した
がって補償用TLHの出力インピーダンスが存在するこ
とによる負荷の変動に伴う電圧変動ならびに非線形歪お
よび位相歪を抑制することができる。この結果、負荷に
加わる負荷電圧の瞬時電圧低下補償を正確に行うことが
できる。
〔実施例〕
この発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。この
瞬時電圧低下補償装置は、電力系統lから負荷2への給
電経路中にエネルギM積手段10を有する補償用電源6
を直列介挿し、補償用電源6の両端間にバイパススイッ
チ要素3を接続し、電力系統1の正常時電圧に相当する
振幅および位相を有する基準正弦波電圧Vnと負荷2に
加わる負荷電圧VLとの差が少なくなるように補償用電
源6が出力する補償電圧vHを制御するスイッチング制
御回路34を設けるとともに、電力系統lの瞬時電圧低
下時にバイパススイッチ要素3をオンからオフへ切換え
るバイパススイッチ制御回路36を設けたものである。
以下、この瞬時電圧低下補Oi装置における第2図の装
置との相違点を具体的に説明する。この瞬時電圧低下補
償装置では、負荷2の負荷電圧■5を変圧器8′を介し
て制御回路7′の電圧検出回路31’で検出し、電圧検
出回路31′より出力される負荷電圧検出電圧■、1′
と基準電圧波形発生回路32から出力される基準正弦波
電圧v32との差電圧を減算器33で求め、この差電圧
を比較器37へ加えるようにしている。
比較器37は、減算器33の出力電圧をキャリア信号(
例えば三角波、鋸歯状波)と比較することにより第2図
の回路と同様に減算器33の出力電圧をパルス幅変調し
てスイッチング制御回路34へ与える。このスイッチン
グ制御回路34は、比較器37から出力されるパルス幅
変調信号に応じてインバータ回路11の各スイッチング
トランジスタ21〜24のオンオフタイミングを制御す
る。
この結果、インバータ回路11から上記のパルス幅変調
信号に相似な波形のパルス幅変調出力電圧が発生し、こ
のパルス幅変調出力電圧からCRフィルタ13によって
高周波分が除去され、直列変圧器14の2次側に、すな
わち補償用電源6の出力端に、負荷2に加わる負荷電圧
vLの低下を補償する補償電圧v)!が現れ、系統電圧
vsと補償電圧■6とを加算したものが負荷2に加えら
れることになり、負荷電圧VLは電力系統1の系統電圧
V、の瞬時低下にかかわらず一定に保持される。
この際、変圧器8′および電圧検出回路31′は負帰還
回路を構成し、したがって比較器37゜スイッチング制
御回路34.補償用電源6.変圧器8′、電圧検出回路
31’は全体として、負帰還型大電力増幅器を構成する
ことになり、基準正弦波電圧v3.と負荷電圧検出電圧
■3.′との差電圧がゼロとなるように補償電圧■□が
制御される。
上記の負帰還型大電力増幅器においては、基準正弦波電
圧V32と負荷電圧検出電圧v3、′とを比較し、その
差電圧がゼロとなるように補償電圧■□を制御している
ので、補償用1tilI6の内部の増幅度が高ければ高
い程負荷電圧vLの波形を基準正弦電圧V32の波形(
電力系統1の正常時の電圧)に近づけることができ、基
準正弦波電圧■3.は系統電圧■、と同期した正確な正
弦波を出力するようにしているので、負荷電圧■、も限
りなく正弦波に近づけることができ、負荷変動による電
圧変動や非線形歪2位相歪を抑制することができる。
今、負帰還量を20dBとすれば、上記の歪成分は1/
10に低減されることになり、実用上十分な値となる。
なお、上記以外の構成および作用については第2図のも
のと同様であるので、説明を省く。
この瞬時電圧低下補償装置は、電力系統1の正常時電圧
に相当する振幅および位相を有する基準正弦波電圧V3
ffiと負荷2に加わる負荷電圧vLとの差が少なくな
るように補償用電源6が出力する補償電圧vlIを制御
するため、閉ループ(負帰還)で瞬時電圧低下補償を行
うことができ、したがって補償用電′a6の出力インピ
ーダンスが存在することによる負荷2の変動に伴う電圧
変動ならびに非線形歪および位相歪を抑制することがで
きる。
この結果、負荷2に加わる負荷電圧■、の瞬時電圧低下
補償を正確に行うことができる。
なお、上記実施例では、バイパススイッチ要素3をサイ
リスク4.5で構成したが、トランジスタで構成しても
よい、また、インバータ回路11の構成も、第3図に示
したものに限らず、種々のものが利用できる。また、基
準電圧波形発生回路32の構成についても、ROM53
を利用したものの他に、種々考えることができる。
〔発明の効果〕
この発明の瞬時電圧低下補償装置によれば、電力系統の
正常時電圧に相当する振幅および位相を有する基準正弦
波電圧と負荷に加わる負荷電圧との差が少なくなるよう
に補償用電源が出力する補償電圧を制御するため、閉ル
ープ(負帰還)で瞬時電圧低下補償を行うことができ、
したがって補償用電源の出力インピーダンスが存在する
ことによる負荷の変動に伴う電圧変動ならびに非線形歪
および位相歪を抑制することができる。この結果、負荷
に加わる負荷電圧の瞬時電圧低下補償を正確に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は瞬時電圧低下補償装置の提案例の構成を示すブ
ロック図、第3図および第4図は第2図の要部の具体的
な回路図、第5図はパルス幅変調動作の説明のための波
形図、第6図は第2図の要部の具体的なブロック図、第
7図は第6図の各部の波形図である。 1・・・電力系統、2・・・負荷、3・・・バイパスス
イッチ要素、6・・・補償用電源、10・・・エネルギ
蓄積手段、31.31’・・・電圧検出回路、32・・
・基準電圧波形発生回路、33・・・減算器、34・・
・スイッチング制御回路、36・・・バイパススイッチ
制御回路1113図 υ 第6図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エネルギ蓄積手段を有し電力系統から負荷への給電経路
    中に直列介挿した補償用電源と、前記電力系統の正常時
    電圧に相当する振幅および位相を有する基準正弦波電圧
    と前記負荷に加わる負荷電圧との差が少なくなるように
    前記補償用電源が出力する補償電圧を制御するスイッチ
    ング制御回路とを備えた瞬時電圧低下補償装置。
JP62079389A 1987-03-30 1987-03-30 瞬時電圧低下補償装置 Pending JPS63244124A (ja)

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KR100435503B1 (ko) * 1999-07-07 2004-06-10 주식회사 포스코 불평형 전원보상 및 순간 저전압보상 제어방법
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